Pengukuran Yang Paling Tepat Dari Bentuk Medan Di Sekitar Elektron

• Peneliti menemukan tanda tangan partikel eksotis yang tidak dijelaskan dalam model standar fisika.

• Mereka menunjukkan bahwa medan di sekitar elektron secara spontan berubah menjadi partikel baru. 

Dalam Model Standar fisika partikel, elektron adalah partikel subatom bermuatan negatif yang ada di kulit bola atom dengan jari-jari berbeda, yang mewakili tingkat energi. Semakin besar kulit bola, semakin tinggi energi yang dikandung elektron. Meskipun sangat kecil, mereka dapat membantu kita memahami teori tentang cara kerja alam semesta.

Baru-baru ini, tim peneliti di Universitas Harvard mengukur dengan tepat bentuk medan di sekitar elektron, dan hasilnya menunjukkan bahwa beberapa teori yang menjelaskan apa yang ada di luar model standar mungkin harus dievaluasi ulang.

Ini adalah pengukuran terbaik yang pernah ditemukan peneliti hingga saat ini. Ini telah muncul dari proyek selama 10 tahun, bernama pencarian ACME (momen dipol elektrik elektron molekul dingin canggih), untuk menemukan tanda tangan partikel eksotis yang tidak dijelaskan dalam model standar fisika.

Momen Dipol Elektron

Dua pengamatan utama yang tidak dijelaskan oleh model standar adalah:

1. Asimetri materi-antimateri di Alam Semesta

2. Materi gelap

Pada permulaan waktu absolut (nol hingga 10 -43  detik, atau Era Planck), alam semesta adalah tempat yang sangat panas dan kecil di mana materi dan antimateri hadir dalam jumlah yang sama. Satu detik setelah Big Bang, alam semesta dipenuhi dengan foton, proton, elektron, anti-elektron, neutron, dan neutrino.

Ada teori umum yang menjelaskan bagaimana bintang, planet, langit, dll. Terbentuk. Teori itu membutuhkan fenomena yang dikenal sebagai 'Pelanggaran Pembalikan Waktu', yang menurutnya fisika mikroskopis dapat menentukan ke arah mana waktu mengalir. Namun, model standar tidak berisi cukup data untuk menjelaskan hal ini.

Hal misterius lainnya adalah materi gelap: Kita bisa melihatnya dengan mengamati arah cahaya saat melewati galaksi. Berdasarkan frekuensi rotasi cakram galaksi, para ilmuwan tahu pasti ada sesuatu yang mendorong hal ini, tetapi mereka belum tahu persis apa itu.

Ada banyak teori yang menjelaskan asimetri materi-antimateri dengan memprediksi partikel baru di alam semesta. Beberapa dari partikel yang diprediksi tersebut dianggap sebagai kandidat materi gelap.

Meskipun banyak ilmuwan menggunakan Large Hadron Collider untuk mempelajari partikel baru ini, penulis telah menggunakan instrumen berukuran besar untuk mempelajari 'momen dipol elektron' - sebuah bukti yang menunjukkan medan di sekitar elektron secara spontan berubah menjadi partikel yang diprediksi.

Menurut para peneliti, ada tarian yang terus-menerus terjadi antara medan dan partikel: medan diubah menjadi partikel yang meluruh kembali ke medan.

Untuk mengamati efek ini, para peneliti menyebut partikel yang diprediksi ini sebagai partikel yang 'diciptakan secara virtual'. Mereka membuat elektron terlihat seperti molekul dengan muatan positif dan negatif kecil di setiap ujungnya. Elektron dengan medan tidak sepenuhnya berbentuk bola, tetapi cukup terjepit.

Bagaimana Mereka Melakukannya?

Untuk mewujudkannya, para peneliti menembakkan sinar (berisi molekul dingin thorium-oksida) ke dalam ruang kecil tempat laser memilih status kuantum tertentu. Ini mengubah orientasi molekul dan elektron saat laser melewati antara 2 pelat bermuatan dalam medan magnet yang diawasi.

Kelompok laser 'pembacaan' yang berbeda berfokus pada molekul yang keluar dari ruangan, membuatnya memancarkan cahaya. Seseorang dapat mendeteksi apakah elektron jatuh atau berputar selama penerbangan, dengan mengamati cahaya ini.

Dalam studi ini, para peneliti melaporkan bahwa mereka tidak mengamati momen dipol elektron. Ini menunjukkan bahwa partikel baru akan memiliki karakteristik yang berbeda dari yang diantisipasi. Dengan demikian, teori yang menjelaskan partikel model di luar standar mungkin memerlukan penilaian ulang yang serius.

Meskipun studi ini tidak menjelaskan apa sebenarnya yang ada di luar model standar, namun upaya yang dilakukan tetap bermanfaat.

sumber foto : freepik.com

Berbagi :